JPS624521B2 - - Google Patents
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Description
デユアルアロイタービン羽根車即ちデユアル特
性のタービン羽根車は現在用途が限られている
が、将来高性能商用航空機を設計する際極めて有
用となろう。現在商用航空機エンジンに広く使用
される単一アロイタービン羽根車は真空溶解され
たインゴツトから鍛造されるか、あるいは予め調
製された合金パウダから各種方法により圧密され
る。このような単一アロイは、タービン羽根車の
ハブ部およびリム部の互いに矛盾する条件を満足
しなければならない。今日単一アロイタービン羽
根車としては、一般商用航空ターボフアンエンジ
ンに使用される鍛造タービン羽根車と、通常小型
ターボプロペラエンジン・ターボシヤフトエンジ
ンおよび補助動力装置に使用される一体化鋳造タ
ービン羽根車とがある。現在使用されるタービン
羽根車用の鍛造アロイは通常引張強さおよび低周
期疲労(以下LCFと云う)特性に優れている
が、クリープ破断強さに極めて劣つており、一方
タービン羽根車用の鋳造アロイは鍛造アロイとは
逆にクリープ破断強さに優れているが引張強さお
よびLCF特性に劣つている。 最新のターボフアンエンジンは、約1359Kg乃至
約24920Kg(3000乃至55000ポンド)のスラスト力
を生じ冷却される独立した羽根植付タービン羽根
車を有しているので、好適な破裂強度を与えるよ
うタービン羽根車のハブ部の引張強さを最大にす
る必要がある。ハブ部はタービン羽根車の寿命を
延ばすようLCF亀裂発生および亀裂伝搬に対す
る抵抗力が十分に確保されている必要がある。更
にハブ部は設計上あるいは重要な部分の検出され
なかつた疵による応力集中を極力押えるよう、ノ
ツチ延性が十分に確保されている必要がある。通
常ハブ部に望ましい特性はすべてその材料の靭性
が強く結晶粒子が細かく高度に合金されているこ
とと関係している。一方ハブ部に比べ、好適に設
計されたタービン羽根車のリング部は引張強さは
低いが、使用温度が高くクリープ抵抗が重要なフ
アクタとなる。単一アロイタービン羽根車の設計
理論によれば、最新の商用航空機および一般の航
空エンジンに使用される材料は主にハブ部に必要
な条件を満足するよう選択され、リング部の温度
を通常約600乃至約700℃まで低下せしめクリープ
強さを維持するよう充分な冷却空気がリング部に
送られる。リング部のクリープ強さが限界に達す
る程温度および応力が上昇する場合は、結晶粒子
が大きく十分のクリープ強さ即ちクリープ抵抗を
有したアロイが使用される。しかしながら結晶粒
子が大きく十分のクリープ抵抗を有する材料は結
晶粒子の小さい材料に比べ引張強さの点が劣つて
いる。 従つて、デユアル特性のタービン羽根車はター
ビン羽根車の各部に最適な特性を与えればタービ
ン羽根車の冷却空気による冷却条件を軽減あるい
は除去できるので望ましく、延いてはエンジンの
効率を向上できることは上述の説明から容易に理
解されよう。加えて、タービン羽根車の重量を軽
減でき従つて航空機全体の性能も向上される。 デユアルアロイタービン羽根車のリング部およ
びハブ部の両方に最適な特性を与えると、各部の
LCF亀裂抵抗が向上し部品の寿命が延びるので
修理費が削減できる。 デユアルアロイタービン羽根車は、分離した羽
根付翼車に限らず、一体鋳造物から現在作られ小
形航空機エンジンに採用されている一体羽根付タ
ービン翼車にも使用できる。これら小形ガスター
ビンエンジンは現在政府用および民間用のジエツ
トターボプロペラ型エンジンに使用されている
が、一般航空機に現在使用されている往復形エン
ジンのかわりに使用することが考えられている。 デユアル特性のタービン羽根車を大別すれば2
種類がある。まず第1は、ハブ部およびリング部
に単一のアロイを用いるが処理方法を変えてなる
タービン羽根車である。例えば、あるメーカの場
合タービン羽根車を超過速度にして加圧しハブ部
に予め応力を与えて塑性流を生ぜしめ、正常使用
中の引張応力を軽減している。第2は、タービン
羽根車のリング部およびハブ部を夫々必要な特性
を有した別個の2つのアロイで形成し、前記2つ
のアロイを確実かつ好適に接合処理してなるター
ビン羽根車である。この程のデユアルアロイター
ビン羽根車は1950年代に軍用エンジンに使用さ
れ、AISIタイプ4340合金鋼製のハブ部と熱処理
されたテイムケン(Timken)16−25−6ステン
レス鋼製のリング部とが融接されていた。このよ
うな合金の組合せは、2合金を融接し好適な強さ
の接合部を与え使用中に損傷を生じることがない
ので採用された。しかしながら、複雑な合金は通
常のタービン羽根車厚さに亀裂なく融接すること
ができないので、強力なアロイの出現により融接
法は使用されなくなつた。 異なる金属は又慣性溶接(inertia−welding)
法により溶接でき、この方法は軸流コンプレツサ
の翼車をスプールに接合したり異なる金属のシヤ
フトとタービン羽根車とを接合するのに使用され
てきた。しかしながら、慣性溶接法は、既存の最
も大きな慣性溶接機でも断面積が数十平方センチ
メートル(数平方インチ)のニツケル合金の接合
部を溶接できるのみなので、溶接接合部の寸法が
制限される難点がある。このように溶接接合部の
寸法が制限されるので小形タービン羽根車以外に
はこの溶接法は使用できない。 デユアルアロイタービン羽根車に対しては、慣
性溶接法の場合と違つて接合部寸法が制限されな
いホツト・アイソスタテイツク・プレス法(hot
isostatic pressing)(以下HIP法とも云う)によ
り異なる金属を接合する方法が提案された。これ
でホツト・アイソスタテイツク・プレス法、即ち
熱間静水圧加圧法とは、加圧前に昇温し、この熱
間において圧力があらゆる方向から均等に伝達さ
れるように流体圧を加え、例えば金属パウダを圧
縮する方法をいう。即ち米国のバテレ
(Batelle)で開発されたこの方法によれば、圧力
はオートクレーブのような圧力容器内の不活性ア
ルゴンガス中で均等かつあらゆる方向に与えられ
る。HIP法の寸法上の適用限界は、適切なオート
クレーブが入手できない地方ではオートクレーブ
の寸法により制限されるが、現在完全には判明し
ていない。 エウイング(Ewing)等による米国特許第
4152816号には、HIP法を用いて異なる2合金を
結合したタービン羽根車を製造する方法が開示さ
れている。エウイング等による方法では、HIP処
理前にろう付合金を用いて羽根車とリング部とを
密封している。しかしながらこのようなろう付の
際生じる不連続部あるいは疵のため、異なる材質
の羽根車とリング部との間が冶金学的に良好には
結合されない。 またキヤトリン(Catlin)による米国特許第
3940268号の場合、HIP法又は真空ホツトプレス
(vacuum hot pressing)法により異なるアロイ
部分を結合する方法が開示され、HIP処理中パウ
ダ充填型内に分離された羽根を保持する固定装置
が使用されている。 本発明の一目的はHIP法により金属製のハブ部
と前記ハブ部の金属と異なる金属で作られた比較
的簡単な一体羽根リング部とを冶金学的に結合す
ることにある。 本発明の他の目的は異なる金属のリング部およ
びハブ部を前持つて組み立て前記リング部および
前記ハブ部間を確実に密封することにある。 本発明はデユアルアロイタービン羽根車の改善
された製造法に関し、MAR−M247、IN−100又
は他の結晶粒子の大きなスーパアロイ等の高クリ
ープ抵抗の材料で作られる羽根値付リングがアス
トロロイ(Astroloy)PM、ルネ(Rene′)95又
は他の結晶粒子の細かいアロイ等の高引張強さの
材料で作られるハブ部にHIP法により一体結合さ
れる。本発明によれば、リング部と一体鋳造され
るかあるいは従来の方法によりリング部に固設さ
れた羽根付のリング部が、ルネ(Rene′)95又は
アストロロイ(Astroloy)PM等の前もつて圧密
された鍛造アロイパウダ金属あるいは圧密されて
いないアロイパウダ金属で作られたハブ部にHIP
法により結合される。 異なる2金属部間を冶金学的に良好に溶接ある
いは結合するため、結合する対向面の外周部が、
HIPオートクレーブ内でHIP処理中に接合され密
封される必要があり、換言すれば前記接合面がオ
ートクレーブの圧力および温度を受け好適に結合
される必要がある。このような密封はいくつかの
異なる従来の方法および装置により達成されうる
が、完全に有効な方法は処理対象物を「容器に収
める(can)」ことである。 しかしながら本発明によれば、デユアルアロイ
タービン羽根車を結合する方法、すなわち外側の
リング部がタービン羽根車全体を容器に収められ
ることなくハブ部と前もつて組み立てられかつ、
HIPオートクレーブ内で冶金学的に良好に結合さ
れる方法が提供される。本発明によれば、ハブ部
は羽根車のリング部に設けられた空胴部に挿入さ
れ、次にプレートが電子ビーム溶接され続いてハ
ブ部およびリング部にろう付けされてハブ部が前
記空胴部に対し密封される。HIP処理しハブ部を
リング部に対し結合すると、プレートは除去され
タービン羽根車は仕上加工される。 以下、本発明を好ましい実施例に沿つて説明す
る。 本発明のデユアルアロイタービン羽根車は分離
した羽根植付翼車と、羽根およびリングが単一の
部材から作られる一体羽根付翼車との両方を包含
する。一体羽根付タービン羽根車は政府用および
民間用のターボプロペラエンジン等の小型ガスタ
ービンエンジンに多く使用される。タービン羽根
車の羽根部およびリング部は応力破断強さすなわ
ちクリープ抵抗が高くなければならず通常
Inco713LCおよびMAR−M247等のニツケルスー
パアロイから鋳造されている。一方、ハブ部は通
常アストロロイ(Astroloy)PM、ルネ
(Rene′)95等の合金又は相対的に粗の合金パウ
ダで鍛造された練造部材であり、前記合金パウダ
はHIP工程で共に成形され結合される。HIP法に
よる結合時練鉄部材に対し合金パウダが相対的に
僅かに移動し、かつ密でないパウダは30乃至40%
だけ不均等に変形されて複雑な配列となる。 パウダ冶金技術の発展、特にニツケルスーパア
ロイをパウダ中にアルゴン噴霧化することができ
るようになり、タービン羽根車のハブ部にパウダ
冶金技術がよく使用されるようになつた。このパ
ウダ冶金技術によれば、基本的に真空誘導溶融炉
から成る大形パウダ噴霧装置が大きな垂直タンク
の頂部に配置される。好適な薬品で合金を溶融し
た後アルゴンガスで溶融チヤンバ内を大気圧まで
加圧し、連動弁を開き、溶融した合金は誘導溶融
炉から噴霧部へ注がれる。溶融した合金は噴霧部
で無数の滴に分解され固化されてパウダ粒子とな
り垂直タンクの底部に集められる。次にパウダは
ふるい分けて分類され、大きな主ブレンド部で混
合され、パウダに「マスターヒート(master
heat)」作用を引き起こす。その後パウダは押出
法又は、HIP法により圧密され、この後鍛造して
もしなくても良い。 HIP法による密でない合金パウダの圧密法と
は、基本的にはHIP法での処理温度で合金パウダ
の流れ応力より大巾に大きな圧力で極めて清浄な
合金パウダ面間を共にプレスし、高密度化し、結
合し、塑性流動して圧密化することである。 ニツケル合金のHIP法による結合対象には次の
3つの場合がある。すなわち、(1)固体物体固体
物、(2)固体物体パウダおよび、(3)パウダ対パウダ
の場合である。 本発明は、特に上記(1)および(2)の場合に有効で
ある。第2図には、固体物であるアストロロイ
(Astroloy)製の鍛造ハブ部に固体物である
Inco713LC製の鋳造羽根リング部とを本発明の方
法により結合したデユアルアロイタービン羽根車
が示されている。一方第4図のデユアルアロイタ
ービン羽根車の場合には、固体物であるMAR−
M247製の鋳造リング部と圧密されたPMルネ
(Rene′)95製のハブ部とが結合されている。通
常、ニツケルスーパアロイパウダを圧密するため
に使用されるHIP法のパラメータを同一範囲にす
ると良好な結合が得られることがわかつた。HIP
法による処理温度は通常3乃至4時間圧力15KSI
の下で、1180℃乃至1230℃(2050〓乃至2250〓)
である。 HIP法においては、金属製又はセラミツク製の
成形容器が必要である。一般に、金属容器を用い
る方法はセラミツク容器を用いる方法より低廉か
つ簡単であるが、セラミツク容器による方法は複
雑な形状のものが作れる利点がある。スーパアロ
イ部品をHIP法により圧密する場合の最も大きな
問題はHIP処理中容器漏れを生じることであつ
た。このような容器漏れの結果、得られた部品は
圧密されず海綿状組織になる。 第1図は本発明のHIP法により結合されたター
ビン羽根車である。軸流タービンのリング部10
はIN−100ニツケル合金で作られた鋳物で、羽根
12と一体鋳造されている。前もつて形成された
ハブ部14は前もつてHIP法により圧密化された
シリンダ部材から機械加工され、リング部10内
の加工された空胴部13に挿入される。次にプレ
ート16が電子ビーム法によるスパイク部11を
介しリング部10に溶接され、その後プレート1
6の外周部はリング部10のリツプ領域15に活
性拡散結合法によりろう付けされ、リング部の空
胴部にハブ部が密封される。活性拡散結合法につ
いては米国溶接学会から1970年11月に出版された
ウエルデイングジヤーナル(Welding Journal)
の増刊号のページ505−Sから509−Sにジヨージ
ホピン・スリー(George Hoppin,)および
テイー・エフ・ベリー(T.F.Berry)により説明
されている。次に、HIP法によりハブ部14の外
面がリング部10の内面と冶金学的に結合され、
デユアルアロイタービン羽根車はプレート16を
除去し羽根車を規格値に仕上加工される。同様に
アロイプレート16′はリング開口部13の対向
端部に付設されてリング部およびハブ部間の背側
面が密封結合される。 第1図に示される継目部の結合が完全であつた
ことは非破壊検査(NDI)法によりチエツクさ
れ、ミクロ組織を分析し機械的特性を調べること
により継目部の性能が確認された。HIP法により
結合された本発明のデユアルアロイ継目部の完全
性を示す具体的な写真を第4図乃至第9図に示
す。 第2図はデユアルアロイタービン羽根車を結合
する場合の組立構成図であり、一体鋳造されたリ
ング部20はハブ部22を受容可能に加工され、
ハブ部22は密でないパウダの鍛造体又は前もつ
て圧密されたパウダアロイ体である。この場合好
適なアロイ製のすなわちInco625製の密封プレー
ト24はハブ部22に溶接され、次いで活性拡散
結合(ADB法とも云う)法によりろう付け部2
6でリング部にろう付けされる。電子ビーム法の
スパイク部が28で示されている。小さなアロイ
プレート25はリング部20の小開口部に電子ビ
ーム法により溶接されADB法によりろう付けさ
れて、リング部とハブ部との間の中間部27の背
側面が密封される。 第3図はHIP法により得られたデユアルアロイ
タービン羽根車であり、成形容器30を用いてタ
ービン羽根車の背面のスタブシヤフト32を収納
している。鋳造リング部34は前もつて圧密化処
理されたアストロロイ(Astroloy)PMパウダ製
のハブ部36を受容可能に前もつて機械加工され
る。成形容器30は、電子ビーム法によりスパイ
ク部38を介しおよびろう付部39を介しリング
部34と溶接しADB法によりろう付けすること
により、リング部とハブ部との中間部を密封して
いる。アロイプレート41はリング部の開口部の
外端面に電子ビーム法により溶接されADB法に
よりろう付けされ、リング部とハブ部との中間部
の他端面が密封される。 第1図乃至第5図のタービン羽根車は上述した
範囲の値の温度および圧力で工業用オートクレー
ブ内でHIP処理を行なつたものである。リング部
とハブ部との継目部の結合特性が、HDI法、約24
℃(75〓)および約650℃(1200〓)での引張テ
スト、応力破断テスト、約24℃(75〓)および、
約540℃(1000〓)でのLCFテスト、顕微鏡によ
る観察および写真によりテストされた。第1図の
場合、使用材料はハブプレフオーム部がアストロ
ロイ(Astroloy)、鋳造リングがIN100、プレー
ト16および16′がインコネル(Inconel)625
である。 第4図はHIP処理した後のデユアルアロイター
ビン羽根車の断面写真であり、このタービン羽根
車は第1図に示す構成に従つて予め組み立てられ
HIP処理されたものである。 第5図は第4図と同様な断面写真であるが、こ
のタービン羽根車は第2図に示す構成に従つて予
め組み立てられHIP処理されたものである。 第8図は第4図のタービン羽根車の結合継目部
の顕微鏡写真であり、写真の上部52の大きな結
晶粒子から成るリング部の材質は鋳造MAR−
M247であり、下部54の小さな結晶粒子から成
るハブ部の材質はHIP法により圧密されたルネ
(RENE′)95である。 第9図は第8図と同一継目部56の拡散状態を
示す写真であるが倍率が400倍のものである。こ
れらの写真から、本発明による結合部は拡散状態
が冶金学的に好ましいことが理解されよう。 第6図は第5図の羽根車の継目部を示すマクロ
写真であり、上部62のリム部は結晶粒子が大き
く下部66のハブ部は結晶粒子が小さい。この場
合上部62および下部66の材質は夫々
INCO713LC合金および鍛造アストロロイ
(Astroloy)である。 第7図は第6図の結合継目部の400倍の倍率の
顕微鏡写真であり本発明による結合部は拡散状態
が同様に冶金学的に好ましいことが理解されよ
う。 第4図および第5図のタービン羽根車から、結
合中間部の線が測定ゲージの長さ方向の中心にく
るよう引張テスト用棒サンプルが切断され引張テ
ストが行なわれた。テストの結果、両サンプルと
も結合中間部の線でなく鋳物の部分で破断した。 又応力破断テスト用の棒サンプルが第4図のタ
ービン羽根車から切断され応力破断テストが行な
われた。テストの結果、760℃および85KSI応力
の下で500時間以上経過した時ルネ(RENE′)95
のハブ部で破断した。本発明によるタービン羽根
車に使用される合金は冶金学の分野では「スーパ
アロイ」すなわち約540℃(1000〓)以上の温度
で応力をかけても使用できる合金として知られる
ものである。スーパアロイの多く(すべてではな
い)はニツケルガンマプライム強化合金(nickel
base gamma−prime strengtheneel alloy)であ
る。通常羽根部と一体鋳造されているリング部は
ガンマプライム成形成分(gamma−prime
forming element)が高く鋳造可能更にクリープ
破断強度が大きな合金で作られる。リング部の材
質合金としては、最高約980℃(1800〓)までの
極めて高い温度特性を示しHIP処理および熱処理
可能なMAR−M247が望ましい。鋳造MAR−
M247はタービン羽根車の羽根部に必要な応力破
断強さを有するので一体タービン羽根車に使用し
た。また本発明の一体鋳造リング部の材料とし
て、INCO合金であるIN713LC、IN−100、IN−
792およびIN−738、更にMAR−M200も使用でき
る。 本発明によるタービン羽根車のハブ部はHIP処
理前に前もつて圧密された又はHIP処理により圧
密された合金パウダから鍛造圧延され、押し出さ
れた練造合金である。ハブ部の好ましい合金はガ
ンマプライム成形成分が低くかつハブ部に必要な
引張強さが大きいものである。本発明のタービン
羽根車のハブ部の材料としては、ゼネラル・エレ
クトリツク社(General Electric Co.)により開
発したニツケル合金であるルネ(RENE′)95、
ザ・スペシヤル・メタルズ・カンパニ(The
Special Metals Company)の製品であるアスト
ロロイ(Astroloy)PM,IN718、およびワスポ
ロイ(Waspoloy)等の錬造合金が好適である。
PMルネ(RENE′)95は元来ゼネラル・エレクト
リツク社が従来の鍛造合金として開発した超高強
度の合金であり、後にPM合金として開発され
た。本明細書で説明した各種合金の化学組成を表
に示す。又これらの合金の特性については、
1977年7月ザ・インターナシヨナル・ニツケル・
カンパニ社(The International Nickel
Company,INc.)出版の第3版の「ニツケル合
金(Nickel Base Alloys)」と題した本等の技術
文献に示されている。 ギヤレツト(Garrett)TPE331ターボプロペラ
エンジンのタービン羽根車のリング部は本発明に
従つてDS−MAR−M247から鋳造されPMルネ
(RENE′)95にHIP処理により結合され、HIP処
理されたデユアルアロイタービン羽根車は2時間
の間約1150℃(2100〓)で溶体化焼なまし処理さ
れエヤで冷却され約870℃(1600〓)で4時間安
定化された後、約650℃(1200〓)で12時間エー
ジング処理されエヤで冷却された。このようにし
て得られたタービン羽根車のハブ部、リング部及
びハブ部とリング部との結合部から夫々テスト用
サンプルが切断され常温(約24℃(75〓))、約
650℃(1200〓)および約760℃(1400〓)で機械
的テストが行なわれた。このテストの結果をサン
プルAとして表に示す。同一合金で作られた更
に3個のタービン羽根車を組み立てHIP処理して
上述と同じ方法で結合したが、HIP処理し結合し
たデユアルアロイタービン羽根車はHIP結合後溶
体化焼なまし処理を行なわなかつた。後の3個の
タービン羽根車は約870℃(1600〓)で8時間の
間安定化され、エヤで冷却され、更に約760℃
(1400〓)で16時間エージング処理されエヤで冷
却された。このテスト結果をサンプルBとして表
に示す。 溶体化焼なまし処理をしたサンプルAに関する
表からわかるように、どのサンプルも結合部で
破断せず機械的特性は代表的母材の特性と等しか
つた。しかしながら、サンプルBは接合部内又は
その近傍で破断し溶体化焼なまし処理が重要であ
ることを示したことは注意すべきであろう。サン
プルBの接合部の引張強さ及び降伏強さはサンプ
ルAと近似であつたが、サンプルBの延性はサン
プルAに比し低かつた。 HIP法による接合条件は接合部が約480℃(900
〓)かつ最大総合応力が60KSIで正常使用できる
ような条件であることが予想されよう。上のテス
トから、ハブ部の引張強さが鋳造単体構造の
MAR−M247より少なくとも50%大きく、結合部
の最小降伏強さは一体鋳造MAR−M247羽根リン
グ部とルネ(RENE′)95PMハブ部とが接合され
ているデユアルアロイタービン羽根車の作用応力
の2倍程度であることがわかつた。合金は共に約
480℃(900〓)かつ60KSIの応力で応力破断が生
じない。結合部の引張延性が低いので60KSIより
高い応力を受けるとLCF寿命が低下するが、約
480℃(900〓)の温度60KSIの応力で使用される
結合部では必要ない。 尚、上述において合金として開示したルネ95は
米国のゼネラル エレクトリツク社の商品名、ア
ストロロイPM、IN718、ワイポロロイは米国の
ザ スペシヤル メタルズ カンパニー社の商品
名、MAR−M247、MAR−M200は米国のマーテ
イン マリエツタ カンパニー社の商品名、IN
−100、Inco713LC、Inco625、インコネル
625IN792、IN738は米国のインコリミテツド社の
商品名である。 本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲の技術的思想に含まれる設計
変更を包有することは理解されよう。
性のタービン羽根車は現在用途が限られている
が、将来高性能商用航空機を設計する際極めて有
用となろう。現在商用航空機エンジンに広く使用
される単一アロイタービン羽根車は真空溶解され
たインゴツトから鍛造されるか、あるいは予め調
製された合金パウダから各種方法により圧密され
る。このような単一アロイは、タービン羽根車の
ハブ部およびリム部の互いに矛盾する条件を満足
しなければならない。今日単一アロイタービン羽
根車としては、一般商用航空ターボフアンエンジ
ンに使用される鍛造タービン羽根車と、通常小型
ターボプロペラエンジン・ターボシヤフトエンジ
ンおよび補助動力装置に使用される一体化鋳造タ
ービン羽根車とがある。現在使用されるタービン
羽根車用の鍛造アロイは通常引張強さおよび低周
期疲労(以下LCFと云う)特性に優れている
が、クリープ破断強さに極めて劣つており、一方
タービン羽根車用の鋳造アロイは鍛造アロイとは
逆にクリープ破断強さに優れているが引張強さお
よびLCF特性に劣つている。 最新のターボフアンエンジンは、約1359Kg乃至
約24920Kg(3000乃至55000ポンド)のスラスト力
を生じ冷却される独立した羽根植付タービン羽根
車を有しているので、好適な破裂強度を与えるよ
うタービン羽根車のハブ部の引張強さを最大にす
る必要がある。ハブ部はタービン羽根車の寿命を
延ばすようLCF亀裂発生および亀裂伝搬に対す
る抵抗力が十分に確保されている必要がある。更
にハブ部は設計上あるいは重要な部分の検出され
なかつた疵による応力集中を極力押えるよう、ノ
ツチ延性が十分に確保されている必要がある。通
常ハブ部に望ましい特性はすべてその材料の靭性
が強く結晶粒子が細かく高度に合金されているこ
とと関係している。一方ハブ部に比べ、好適に設
計されたタービン羽根車のリング部は引張強さは
低いが、使用温度が高くクリープ抵抗が重要なフ
アクタとなる。単一アロイタービン羽根車の設計
理論によれば、最新の商用航空機および一般の航
空エンジンに使用される材料は主にハブ部に必要
な条件を満足するよう選択され、リング部の温度
を通常約600乃至約700℃まで低下せしめクリープ
強さを維持するよう充分な冷却空気がリング部に
送られる。リング部のクリープ強さが限界に達す
る程温度および応力が上昇する場合は、結晶粒子
が大きく十分のクリープ強さ即ちクリープ抵抗を
有したアロイが使用される。しかしながら結晶粒
子が大きく十分のクリープ抵抗を有する材料は結
晶粒子の小さい材料に比べ引張強さの点が劣つて
いる。 従つて、デユアル特性のタービン羽根車はター
ビン羽根車の各部に最適な特性を与えればタービ
ン羽根車の冷却空気による冷却条件を軽減あるい
は除去できるので望ましく、延いてはエンジンの
効率を向上できることは上述の説明から容易に理
解されよう。加えて、タービン羽根車の重量を軽
減でき従つて航空機全体の性能も向上される。 デユアルアロイタービン羽根車のリング部およ
びハブ部の両方に最適な特性を与えると、各部の
LCF亀裂抵抗が向上し部品の寿命が延びるので
修理費が削減できる。 デユアルアロイタービン羽根車は、分離した羽
根付翼車に限らず、一体鋳造物から現在作られ小
形航空機エンジンに採用されている一体羽根付タ
ービン翼車にも使用できる。これら小形ガスター
ビンエンジンは現在政府用および民間用のジエツ
トターボプロペラ型エンジンに使用されている
が、一般航空機に現在使用されている往復形エン
ジンのかわりに使用することが考えられている。 デユアル特性のタービン羽根車を大別すれば2
種類がある。まず第1は、ハブ部およびリング部
に単一のアロイを用いるが処理方法を変えてなる
タービン羽根車である。例えば、あるメーカの場
合タービン羽根車を超過速度にして加圧しハブ部
に予め応力を与えて塑性流を生ぜしめ、正常使用
中の引張応力を軽減している。第2は、タービン
羽根車のリング部およびハブ部を夫々必要な特性
を有した別個の2つのアロイで形成し、前記2つ
のアロイを確実かつ好適に接合処理してなるター
ビン羽根車である。この程のデユアルアロイター
ビン羽根車は1950年代に軍用エンジンに使用さ
れ、AISIタイプ4340合金鋼製のハブ部と熱処理
されたテイムケン(Timken)16−25−6ステン
レス鋼製のリング部とが融接されていた。このよ
うな合金の組合せは、2合金を融接し好適な強さ
の接合部を与え使用中に損傷を生じることがない
ので採用された。しかしながら、複雑な合金は通
常のタービン羽根車厚さに亀裂なく融接すること
ができないので、強力なアロイの出現により融接
法は使用されなくなつた。 異なる金属は又慣性溶接(inertia−welding)
法により溶接でき、この方法は軸流コンプレツサ
の翼車をスプールに接合したり異なる金属のシヤ
フトとタービン羽根車とを接合するのに使用され
てきた。しかしながら、慣性溶接法は、既存の最
も大きな慣性溶接機でも断面積が数十平方センチ
メートル(数平方インチ)のニツケル合金の接合
部を溶接できるのみなので、溶接接合部の寸法が
制限される難点がある。このように溶接接合部の
寸法が制限されるので小形タービン羽根車以外に
はこの溶接法は使用できない。 デユアルアロイタービン羽根車に対しては、慣
性溶接法の場合と違つて接合部寸法が制限されな
いホツト・アイソスタテイツク・プレス法(hot
isostatic pressing)(以下HIP法とも云う)によ
り異なる金属を接合する方法が提案された。これ
でホツト・アイソスタテイツク・プレス法、即ち
熱間静水圧加圧法とは、加圧前に昇温し、この熱
間において圧力があらゆる方向から均等に伝達さ
れるように流体圧を加え、例えば金属パウダを圧
縮する方法をいう。即ち米国のバテレ
(Batelle)で開発されたこの方法によれば、圧力
はオートクレーブのような圧力容器内の不活性ア
ルゴンガス中で均等かつあらゆる方向に与えられ
る。HIP法の寸法上の適用限界は、適切なオート
クレーブが入手できない地方ではオートクレーブ
の寸法により制限されるが、現在完全には判明し
ていない。 エウイング(Ewing)等による米国特許第
4152816号には、HIP法を用いて異なる2合金を
結合したタービン羽根車を製造する方法が開示さ
れている。エウイング等による方法では、HIP処
理前にろう付合金を用いて羽根車とリング部とを
密封している。しかしながらこのようなろう付の
際生じる不連続部あるいは疵のため、異なる材質
の羽根車とリング部との間が冶金学的に良好には
結合されない。 またキヤトリン(Catlin)による米国特許第
3940268号の場合、HIP法又は真空ホツトプレス
(vacuum hot pressing)法により異なるアロイ
部分を結合する方法が開示され、HIP処理中パウ
ダ充填型内に分離された羽根を保持する固定装置
が使用されている。 本発明の一目的はHIP法により金属製のハブ部
と前記ハブ部の金属と異なる金属で作られた比較
的簡単な一体羽根リング部とを冶金学的に結合す
ることにある。 本発明の他の目的は異なる金属のリング部およ
びハブ部を前持つて組み立て前記リング部および
前記ハブ部間を確実に密封することにある。 本発明はデユアルアロイタービン羽根車の改善
された製造法に関し、MAR−M247、IN−100又
は他の結晶粒子の大きなスーパアロイ等の高クリ
ープ抵抗の材料で作られる羽根値付リングがアス
トロロイ(Astroloy)PM、ルネ(Rene′)95又
は他の結晶粒子の細かいアロイ等の高引張強さの
材料で作られるハブ部にHIP法により一体結合さ
れる。本発明によれば、リング部と一体鋳造され
るかあるいは従来の方法によりリング部に固設さ
れた羽根付のリング部が、ルネ(Rene′)95又は
アストロロイ(Astroloy)PM等の前もつて圧密
された鍛造アロイパウダ金属あるいは圧密されて
いないアロイパウダ金属で作られたハブ部にHIP
法により結合される。 異なる2金属部間を冶金学的に良好に溶接ある
いは結合するため、結合する対向面の外周部が、
HIPオートクレーブ内でHIP処理中に接合され密
封される必要があり、換言すれば前記接合面がオ
ートクレーブの圧力および温度を受け好適に結合
される必要がある。このような密封はいくつかの
異なる従来の方法および装置により達成されうる
が、完全に有効な方法は処理対象物を「容器に収
める(can)」ことである。 しかしながら本発明によれば、デユアルアロイ
タービン羽根車を結合する方法、すなわち外側の
リング部がタービン羽根車全体を容器に収められ
ることなくハブ部と前もつて組み立てられかつ、
HIPオートクレーブ内で冶金学的に良好に結合さ
れる方法が提供される。本発明によれば、ハブ部
は羽根車のリング部に設けられた空胴部に挿入さ
れ、次にプレートが電子ビーム溶接され続いてハ
ブ部およびリング部にろう付けされてハブ部が前
記空胴部に対し密封される。HIP処理しハブ部を
リング部に対し結合すると、プレートは除去され
タービン羽根車は仕上加工される。 以下、本発明を好ましい実施例に沿つて説明す
る。 本発明のデユアルアロイタービン羽根車は分離
した羽根植付翼車と、羽根およびリングが単一の
部材から作られる一体羽根付翼車との両方を包含
する。一体羽根付タービン羽根車は政府用および
民間用のターボプロペラエンジン等の小型ガスタ
ービンエンジンに多く使用される。タービン羽根
車の羽根部およびリング部は応力破断強さすなわ
ちクリープ抵抗が高くなければならず通常
Inco713LCおよびMAR−M247等のニツケルスー
パアロイから鋳造されている。一方、ハブ部は通
常アストロロイ(Astroloy)PM、ルネ
(Rene′)95等の合金又は相対的に粗の合金パウ
ダで鍛造された練造部材であり、前記合金パウダ
はHIP工程で共に成形され結合される。HIP法に
よる結合時練鉄部材に対し合金パウダが相対的に
僅かに移動し、かつ密でないパウダは30乃至40%
だけ不均等に変形されて複雑な配列となる。 パウダ冶金技術の発展、特にニツケルスーパア
ロイをパウダ中にアルゴン噴霧化することができ
るようになり、タービン羽根車のハブ部にパウダ
冶金技術がよく使用されるようになつた。このパ
ウダ冶金技術によれば、基本的に真空誘導溶融炉
から成る大形パウダ噴霧装置が大きな垂直タンク
の頂部に配置される。好適な薬品で合金を溶融し
た後アルゴンガスで溶融チヤンバ内を大気圧まで
加圧し、連動弁を開き、溶融した合金は誘導溶融
炉から噴霧部へ注がれる。溶融した合金は噴霧部
で無数の滴に分解され固化されてパウダ粒子とな
り垂直タンクの底部に集められる。次にパウダは
ふるい分けて分類され、大きな主ブレンド部で混
合され、パウダに「マスターヒート(master
heat)」作用を引き起こす。その後パウダは押出
法又は、HIP法により圧密され、この後鍛造して
もしなくても良い。 HIP法による密でない合金パウダの圧密法と
は、基本的にはHIP法での処理温度で合金パウダ
の流れ応力より大巾に大きな圧力で極めて清浄な
合金パウダ面間を共にプレスし、高密度化し、結
合し、塑性流動して圧密化することである。 ニツケル合金のHIP法による結合対象には次の
3つの場合がある。すなわち、(1)固体物体固体
物、(2)固体物体パウダおよび、(3)パウダ対パウダ
の場合である。 本発明は、特に上記(1)および(2)の場合に有効で
ある。第2図には、固体物であるアストロロイ
(Astroloy)製の鍛造ハブ部に固体物である
Inco713LC製の鋳造羽根リング部とを本発明の方
法により結合したデユアルアロイタービン羽根車
が示されている。一方第4図のデユアルアロイタ
ービン羽根車の場合には、固体物であるMAR−
M247製の鋳造リング部と圧密されたPMルネ
(Rene′)95製のハブ部とが結合されている。通
常、ニツケルスーパアロイパウダを圧密するため
に使用されるHIP法のパラメータを同一範囲にす
ると良好な結合が得られることがわかつた。HIP
法による処理温度は通常3乃至4時間圧力15KSI
の下で、1180℃乃至1230℃(2050〓乃至2250〓)
である。 HIP法においては、金属製又はセラミツク製の
成形容器が必要である。一般に、金属容器を用い
る方法はセラミツク容器を用いる方法より低廉か
つ簡単であるが、セラミツク容器による方法は複
雑な形状のものが作れる利点がある。スーパアロ
イ部品をHIP法により圧密する場合の最も大きな
問題はHIP処理中容器漏れを生じることであつ
た。このような容器漏れの結果、得られた部品は
圧密されず海綿状組織になる。 第1図は本発明のHIP法により結合されたター
ビン羽根車である。軸流タービンのリング部10
はIN−100ニツケル合金で作られた鋳物で、羽根
12と一体鋳造されている。前もつて形成された
ハブ部14は前もつてHIP法により圧密化された
シリンダ部材から機械加工され、リング部10内
の加工された空胴部13に挿入される。次にプレ
ート16が電子ビーム法によるスパイク部11を
介しリング部10に溶接され、その後プレート1
6の外周部はリング部10のリツプ領域15に活
性拡散結合法によりろう付けされ、リング部の空
胴部にハブ部が密封される。活性拡散結合法につ
いては米国溶接学会から1970年11月に出版された
ウエルデイングジヤーナル(Welding Journal)
の増刊号のページ505−Sから509−Sにジヨージ
ホピン・スリー(George Hoppin,)および
テイー・エフ・ベリー(T.F.Berry)により説明
されている。次に、HIP法によりハブ部14の外
面がリング部10の内面と冶金学的に結合され、
デユアルアロイタービン羽根車はプレート16を
除去し羽根車を規格値に仕上加工される。同様に
アロイプレート16′はリング開口部13の対向
端部に付設されてリング部およびハブ部間の背側
面が密封結合される。 第1図に示される継目部の結合が完全であつた
ことは非破壊検査(NDI)法によりチエツクさ
れ、ミクロ組織を分析し機械的特性を調べること
により継目部の性能が確認された。HIP法により
結合された本発明のデユアルアロイ継目部の完全
性を示す具体的な写真を第4図乃至第9図に示
す。 第2図はデユアルアロイタービン羽根車を結合
する場合の組立構成図であり、一体鋳造されたリ
ング部20はハブ部22を受容可能に加工され、
ハブ部22は密でないパウダの鍛造体又は前もつ
て圧密されたパウダアロイ体である。この場合好
適なアロイ製のすなわちInco625製の密封プレー
ト24はハブ部22に溶接され、次いで活性拡散
結合(ADB法とも云う)法によりろう付け部2
6でリング部にろう付けされる。電子ビーム法の
スパイク部が28で示されている。小さなアロイ
プレート25はリング部20の小開口部に電子ビ
ーム法により溶接されADB法によりろう付けさ
れて、リング部とハブ部との間の中間部27の背
側面が密封される。 第3図はHIP法により得られたデユアルアロイ
タービン羽根車であり、成形容器30を用いてタ
ービン羽根車の背面のスタブシヤフト32を収納
している。鋳造リング部34は前もつて圧密化処
理されたアストロロイ(Astroloy)PMパウダ製
のハブ部36を受容可能に前もつて機械加工され
る。成形容器30は、電子ビーム法によりスパイ
ク部38を介しおよびろう付部39を介しリング
部34と溶接しADB法によりろう付けすること
により、リング部とハブ部との中間部を密封して
いる。アロイプレート41はリング部の開口部の
外端面に電子ビーム法により溶接されADB法に
よりろう付けされ、リング部とハブ部との中間部
の他端面が密封される。 第1図乃至第5図のタービン羽根車は上述した
範囲の値の温度および圧力で工業用オートクレー
ブ内でHIP処理を行なつたものである。リング部
とハブ部との継目部の結合特性が、HDI法、約24
℃(75〓)および約650℃(1200〓)での引張テ
スト、応力破断テスト、約24℃(75〓)および、
約540℃(1000〓)でのLCFテスト、顕微鏡によ
る観察および写真によりテストされた。第1図の
場合、使用材料はハブプレフオーム部がアストロ
ロイ(Astroloy)、鋳造リングがIN100、プレー
ト16および16′がインコネル(Inconel)625
である。 第4図はHIP処理した後のデユアルアロイター
ビン羽根車の断面写真であり、このタービン羽根
車は第1図に示す構成に従つて予め組み立てられ
HIP処理されたものである。 第5図は第4図と同様な断面写真であるが、こ
のタービン羽根車は第2図に示す構成に従つて予
め組み立てられHIP処理されたものである。 第8図は第4図のタービン羽根車の結合継目部
の顕微鏡写真であり、写真の上部52の大きな結
晶粒子から成るリング部の材質は鋳造MAR−
M247であり、下部54の小さな結晶粒子から成
るハブ部の材質はHIP法により圧密されたルネ
(RENE′)95である。 第9図は第8図と同一継目部56の拡散状態を
示す写真であるが倍率が400倍のものである。こ
れらの写真から、本発明による結合部は拡散状態
が冶金学的に好ましいことが理解されよう。 第6図は第5図の羽根車の継目部を示すマクロ
写真であり、上部62のリム部は結晶粒子が大き
く下部66のハブ部は結晶粒子が小さい。この場
合上部62および下部66の材質は夫々
INCO713LC合金および鍛造アストロロイ
(Astroloy)である。 第7図は第6図の結合継目部の400倍の倍率の
顕微鏡写真であり本発明による結合部は拡散状態
が同様に冶金学的に好ましいことが理解されよ
う。 第4図および第5図のタービン羽根車から、結
合中間部の線が測定ゲージの長さ方向の中心にく
るよう引張テスト用棒サンプルが切断され引張テ
ストが行なわれた。テストの結果、両サンプルと
も結合中間部の線でなく鋳物の部分で破断した。 又応力破断テスト用の棒サンプルが第4図のタ
ービン羽根車から切断され応力破断テストが行な
われた。テストの結果、760℃および85KSI応力
の下で500時間以上経過した時ルネ(RENE′)95
のハブ部で破断した。本発明によるタービン羽根
車に使用される合金は冶金学の分野では「スーパ
アロイ」すなわち約540℃(1000〓)以上の温度
で応力をかけても使用できる合金として知られる
ものである。スーパアロイの多く(すべてではな
い)はニツケルガンマプライム強化合金(nickel
base gamma−prime strengtheneel alloy)であ
る。通常羽根部と一体鋳造されているリング部は
ガンマプライム成形成分(gamma−prime
forming element)が高く鋳造可能更にクリープ
破断強度が大きな合金で作られる。リング部の材
質合金としては、最高約980℃(1800〓)までの
極めて高い温度特性を示しHIP処理および熱処理
可能なMAR−M247が望ましい。鋳造MAR−
M247はタービン羽根車の羽根部に必要な応力破
断強さを有するので一体タービン羽根車に使用し
た。また本発明の一体鋳造リング部の材料とし
て、INCO合金であるIN713LC、IN−100、IN−
792およびIN−738、更にMAR−M200も使用でき
る。 本発明によるタービン羽根車のハブ部はHIP処
理前に前もつて圧密された又はHIP処理により圧
密された合金パウダから鍛造圧延され、押し出さ
れた練造合金である。ハブ部の好ましい合金はガ
ンマプライム成形成分が低くかつハブ部に必要な
引張強さが大きいものである。本発明のタービン
羽根車のハブ部の材料としては、ゼネラル・エレ
クトリツク社(General Electric Co.)により開
発したニツケル合金であるルネ(RENE′)95、
ザ・スペシヤル・メタルズ・カンパニ(The
Special Metals Company)の製品であるアスト
ロロイ(Astroloy)PM,IN718、およびワスポ
ロイ(Waspoloy)等の錬造合金が好適である。
PMルネ(RENE′)95は元来ゼネラル・エレクト
リツク社が従来の鍛造合金として開発した超高強
度の合金であり、後にPM合金として開発され
た。本明細書で説明した各種合金の化学組成を表
に示す。又これらの合金の特性については、
1977年7月ザ・インターナシヨナル・ニツケル・
カンパニ社(The International Nickel
Company,INc.)出版の第3版の「ニツケル合
金(Nickel Base Alloys)」と題した本等の技術
文献に示されている。 ギヤレツト(Garrett)TPE331ターボプロペラ
エンジンのタービン羽根車のリング部は本発明に
従つてDS−MAR−M247から鋳造されPMルネ
(RENE′)95にHIP処理により結合され、HIP処
理されたデユアルアロイタービン羽根車は2時間
の間約1150℃(2100〓)で溶体化焼なまし処理さ
れエヤで冷却され約870℃(1600〓)で4時間安
定化された後、約650℃(1200〓)で12時間エー
ジング処理されエヤで冷却された。このようにし
て得られたタービン羽根車のハブ部、リング部及
びハブ部とリング部との結合部から夫々テスト用
サンプルが切断され常温(約24℃(75〓))、約
650℃(1200〓)および約760℃(1400〓)で機械
的テストが行なわれた。このテストの結果をサン
プルAとして表に示す。同一合金で作られた更
に3個のタービン羽根車を組み立てHIP処理して
上述と同じ方法で結合したが、HIP処理し結合し
たデユアルアロイタービン羽根車はHIP結合後溶
体化焼なまし処理を行なわなかつた。後の3個の
タービン羽根車は約870℃(1600〓)で8時間の
間安定化され、エヤで冷却され、更に約760℃
(1400〓)で16時間エージング処理されエヤで冷
却された。このテスト結果をサンプルBとして表
に示す。 溶体化焼なまし処理をしたサンプルAに関する
表からわかるように、どのサンプルも結合部で
破断せず機械的特性は代表的母材の特性と等しか
つた。しかしながら、サンプルBは接合部内又は
その近傍で破断し溶体化焼なまし処理が重要であ
ることを示したことは注意すべきであろう。サン
プルBの接合部の引張強さ及び降伏強さはサンプ
ルAと近似であつたが、サンプルBの延性はサン
プルAに比し低かつた。 HIP法による接合条件は接合部が約480℃(900
〓)かつ最大総合応力が60KSIで正常使用できる
ような条件であることが予想されよう。上のテス
トから、ハブ部の引張強さが鋳造単体構造の
MAR−M247より少なくとも50%大きく、結合部
の最小降伏強さは一体鋳造MAR−M247羽根リン
グ部とルネ(RENE′)95PMハブ部とが接合され
ているデユアルアロイタービン羽根車の作用応力
の2倍程度であることがわかつた。合金は共に約
480℃(900〓)かつ60KSIの応力で応力破断が生
じない。結合部の引張延性が低いので60KSIより
高い応力を受けるとLCF寿命が低下するが、約
480℃(900〓)の温度60KSIの応力で使用される
結合部では必要ない。 尚、上述において合金として開示したルネ95は
米国のゼネラル エレクトリツク社の商品名、ア
ストロロイPM、IN718、ワイポロロイは米国の
ザ スペシヤル メタルズ カンパニー社の商品
名、MAR−M247、MAR−M200は米国のマーテ
イン マリエツタ カンパニー社の商品名、IN
−100、Inco713LC、Inco625、インコネル
625IN792、IN738は米国のインコリミテツド社の
商品名である。 本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲の技術的思想に含まれる設計
変更を包有することは理解されよう。
【表】
第1図乃至第3図は本発明の第1乃至第3の実
施例として夫々組み立てられHIP処理されるデユ
アルアロイタービン羽根車の断面図、第4図乃至
第5図は第1図および第2図の実施例の羽根車の
一部断面図を示す金属組織写真、第6図は第5図
の写真のリング部とハブ部との接合部の金属組織
を示す倍率2のマクロ写真、第7図は第5図およ
び第6図の接合部の金属組織を示す倍率400の写
真、第8図は第4図の結合部の倍率100の金属組
織写真、第9図は第8図および第4図の接合部の
倍率400の金属組織写真である。 10……リング部、11……スパイク部、12
……羽根、13……空胴部、14……ハブ部、1
5……リツプ領域、16……プレート、16′…
…合金プレート、18……開口部、20……リン
グ部、22……ハブ部、24……プレート、25
……合金プレート、26……ろう付部、27……
中間部、28……スパイク部、30……容器、3
2……スタブシヤフト、34……リング部、36
……ハブ部、38……スパイク部、39……ろう
付部、41……プレート、52……上部、54…
…下半部、56……接合部、62……リング部、
64……中間部、66……下部。
施例として夫々組み立てられHIP処理されるデユ
アルアロイタービン羽根車の断面図、第4図乃至
第5図は第1図および第2図の実施例の羽根車の
一部断面図を示す金属組織写真、第6図は第5図
の写真のリング部とハブ部との接合部の金属組織
を示す倍率2のマクロ写真、第7図は第5図およ
び第6図の接合部の金属組織を示す倍率400の写
真、第8図は第4図の結合部の倍率100の金属組
織写真、第9図は第8図および第4図の接合部の
倍率400の金属組織写真である。 10……リング部、11……スパイク部、12
……羽根、13……空胴部、14……ハブ部、1
5……リツプ領域、16……プレート、16′…
…合金プレート、18……開口部、20……リン
グ部、22……ハブ部、24……プレート、25
……合金プレート、26……ろう付部、27……
中間部、28……スパイク部、30……容器、3
2……スタブシヤフト、34……リング部、36
……ハブ部、38……スパイク部、39……ろう
付部、41……プレート、52……上部、54…
…下半部、56……接合部、62……リング部、
64……中間部、66……下部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 少なくとも980℃(約1800〓)までの温度で
のクリープ破断強さが高いアロイ製の、羽根が一
体に形成されたリング部と、少なくとも、
150000psiの引張応力で引張り強さが高く低周期
疲労に対する耐性が高いアロイ製のハブ部を準備
する工程と、リング部の空胴部にハブ部を両者の
接合面を緊密に当接させて収容する工程と、リン
グ部の開口部周縁にプレートの周部をろう付して
密封する工程と、リング部とハブ部に対しホツ
ト・アイソスタテイツク・プレス処理を施しリン
グ部とハブ部とを強固に結合する工程と、リング
部とハブ部の結合後開口部を密封するプレートを
除去する工程とを包有してなるデユアルアロイタ
ービン羽根車の製造方法。 2 リング部およびハブ部の接合部が電子ビーム
溶接され続いてろう付けされる特許請求の範囲第
1項記載の製造方法。 3 リング部およびハブ部の接合部をホツト・ア
イソスタテイツク・プレス処理する前に予め組み
立て、プレートにより前記接合部の露出部を被覆
し、前記プレートを前記リング部に電子ビーム溶
接して前記ハブ部および前記リング部の組合せ体
に付設し付設後前記プレートおよび前記リング部
間を活性拡散結合法によりろう付けして前記接合
部を密封する特許請求の範囲第1項記載の製造方
法。 4 ホツト・アイソスタテイツク・プレス法は約
1120℃乃至約1230℃(2050〓乃至2250〓)の温度
かつ15KSIの圧力の下で3乃至4時間オートクレ
ーブ内で行なう特許請求の範囲第1項記載の製造
方法。 5 ホツト・アイソスタテイツク・プレス法によ
り処理したデユアルアロイタービン羽根車を溶体
化焼なまし処理し、安定化し熱的にエージング処
理する特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 6 ハブ部およびリング部の合金としてニツケル
ガンマプライム強化合金を使用する特許請求の範
囲第1項記載の製造方法。 7 ハブ部を鍛造により前もつて形成する特許請
求の範囲第1項記載の製造方法。 8 ハブ部が圧密されていないアロイパウダをホ
ツト・アイソスタテイツク・プレス処理により圧
密して作られる特許請求の範囲第1項記載の製造
方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16233280A | 1980-06-23 | 1980-06-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5770902A JPS5770902A (en) | 1982-05-01 |
| JPS624521B2 true JPS624521B2 (ja) | 1987-01-30 |
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ID=22585171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56095433A Granted JPS5770902A (en) | 1980-06-23 | 1981-06-22 | Dual alloy turbine impeller and manufacture thereof |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0042744B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5770902A (ja) |
| CA (1) | CA1156562A (ja) |
| DE (1) | DE3169522D1 (ja) |
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| AT385227B (de) * | 1984-01-24 | 1988-03-10 | Ver Edelstahlwerke Ag | Verfahren zur herstellung von kraftuebertragenden, insbesondere drehmomentuebertragenden elementen |
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| US5100050A (en) * | 1989-10-04 | 1992-03-31 | General Electric Company | Method of manufacturing dual alloy turbine disks |
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| FR2699099B1 (fr) * | 1992-12-16 | 1995-01-13 | Snecma | Procédé d'assemblage par soudage-diffusion d'un disque garni d'ailettes. |
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Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4096615A (en) * | 1977-05-31 | 1978-06-27 | General Motors Corporation | Turbine rotor fabrication |
| US4152816A (en) * | 1977-06-06 | 1979-05-08 | General Motors Corporation | Method of manufacturing a hybrid turbine rotor |
| US4186473A (en) * | 1978-08-14 | 1980-02-05 | General Motors Corporation | Turbine rotor fabrication by thermal methods |
-
1981
- 1981-05-22 CA CA000378149A patent/CA1156562A/en not_active Expired
- 1981-06-19 EP EP81302776A patent/EP0042744B1/en not_active Expired
- 1981-06-19 DE DE8181302776T patent/DE3169522D1/de not_active Expired
- 1981-06-22 JP JP56095433A patent/JPS5770902A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0042744B1 (en) | 1985-03-27 |
| DE3169522D1 (en) | 1985-05-02 |
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| JPS5770902A (en) | 1982-05-01 |
| EP0042744A1 (en) | 1981-12-30 |
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